Kendrew delte Nobelprisen i kjemi i 1962 med Max Perutz for å ha påvist den første atomstruktur i et protein ved hjelp av røntgen krystallografi. Deres arbeid ble utført ved det som nå er MRC Laboratory of Molecular Biology i Cambridge. Kendrew bestemte strukturen til proteinet myoglobin, som transporterer oksygen i muskel-celler.